淺談暖通空調(diào)節(jié)能及新技術(shù)問(wèn)題

張淑廣

摘 要：當(dāng)前自然風(fēng)已經(jīng)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為建筑節(jié)能中普遍采用的一項(xiàng)重要手段。又根據(jù)自然通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)原理的不同可分為：依靠風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)的自然通風(fēng)、依靠熱壓實(shí)現(xiàn)的自然通風(fēng)、將風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合的自然通風(fēng)以及機(jī)械輔助通風(fēng)等幾種形式，從自然通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)方法著手，結(jié)合具體實(shí)例，分析其原理，并對(duì)雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)和高層建筑的自然通風(fēng)問(wèn)題進(jìn)行了初步的分析。

關(guān)鍵詞：建筑；節(jié)能；通風(fēng)

1 前景分析

經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，尤其是近年住房制度的改革極大地促進(jìn)了住宅產(chǎn)業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前每年新建房屋17億～18億平方米（城鎮(zhèn)居住建筑4億～5億平方米，公共建筑4億～5億平方米，鄉(xiāng)村居住建筑7億～8億平方米），拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)約兩個(gè)百分點(diǎn)，并極大地提高了城鄉(xiāng)人民生活水平。 隨著人民生活水平的提高，建筑能耗增長(zhǎng)迅猛。建筑能耗指建筑使用能耗，包括采暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、照明、炊事、家用電器等方面的能耗，其中采暖、空調(diào)能耗約占60%～70%。根據(jù)1998年估算的數(shù)據(jù)，中國(guó)建筑用商品能源消耗已占全國(guó)商品能源消費(fèi)總量的27.6%，接近發(fā)達(dá)國(guó)家的30%～40%。由于保溫隔熱差，采暖系統(tǒng)效率低，我國(guó)單位面積采暖能耗是相同氣候條件下世界平均值的三倍，一些嚴(yán)寒地區(qū)城鎮(zhèn)建筑能耗已高達(dá)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)總能耗的一半左右。

2 自然通風(fēng)的實(shí)現(xiàn)方法

采用自然通風(fēng)取代空調(diào)制冷技術(shù)至少具有兩方面的意義：一是實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)式制冷。自然通風(fēng)可在不消耗不可再生能源情況下降低室內(nèi)溫度，帶走潮濕污濁的空氣，改善室內(nèi)熱環(huán)境。二是可提供新鮮、清潔的自然空氣，有利于人體的生理和心理健康。建筑中常用的自然通風(fēng)實(shí)現(xiàn)方式主要有以下幾種：

2.1 利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

自然通風(fēng)最基本的動(dòng)力是風(fēng)壓和熱壓。在具有良好的外部風(fēng)環(huán)境的地區(qū)，風(fēng)壓可作為實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的主要手段。在我國(guó)大量的非空調(diào)建筑中，利用風(fēng)壓促進(jìn)建筑的室內(nèi)空氣流通，改善室內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量，是一種常用的建筑處理手段。風(fēng)洞試驗(yàn)表明：當(dāng)風(fēng)吹向建筑時(shí)，因受到建筑的阻擋，會(huì)在建筑的迎風(fēng)面產(chǎn)生正壓力。同時(shí)，氣流繞過(guò)建筑的各個(gè)側(cè)面及背面，會(huì)在相應(yīng)位置產(chǎn)生負(fù)壓力。風(fēng)壓通風(fēng)就是利用建筑的迎風(fēng)面和背風(fēng)面之間的壓力差實(shí)現(xiàn)空氣的流通。壓力差的大小與建筑的形式、建筑與風(fēng)的夾角以及建筑周?chē)沫h(huán)境有關(guān)。當(dāng)風(fēng)垂直吹向建筑的正立面時(shí)，迎風(fēng)面中心處正壓最大，在屋角和屋脊處負(fù)壓最大。

另外，伯努利流體原理顯示，流動(dòng)空氣的壓力隨其速度的增加而減小，從而形成低壓區(qū)。依據(jù)這種原理，可以在建筑中局部留出橫向的通風(fēng)通道，當(dāng)風(fēng)從通道吹過(guò)時(shí)，會(huì)在通道中形成負(fù)壓區(qū)，從而帶動(dòng)周?chē)諝獾牧鲃?dòng)，這就是管式建筑的通風(fēng)原理。通風(fēng)的管式通道要在一定方向上封閉，而在其他方向開(kāi)敞，從而形成明確的通風(fēng)方向。這種通風(fēng)方式可以在大進(jìn)深的建筑空間中達(dá)到較好的通風(fēng)效果。

2.2 利用熱壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

自然通風(fēng)的另一原理是利用建筑內(nèi)部空氣的熱壓差——即通常講的“煙囪效應(yīng)”——來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)。利用熱空氣上升的原理，在建筑上部設(shè)排風(fēng)口可將污濁的熱空氣從室內(nèi)排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸人。熱壓作用與進(jìn)、出風(fēng)口的高差和室內(nèi)外的溫差有關(guān)，室內(nèi)外溫差和進(jìn)、出風(fēng)口的高差越大，則熱壓作用越明顯。在建筑設(shè)計(jì)中，可利用建筑物內(nèi)部貫穿多層的豎向空腔- - 如樓梯間、中庭、拔風(fēng)井等滿足進(jìn)排風(fēng)口的高差要求，并在頂部設(shè)置可以控制的開(kāi)口，將建筑各層的熱空氣排出，達(dá)到自然通風(fēng)的目的。9個(gè)研究用房沿一個(gè)長(zhǎng)約300 m的西向臨湖“拱廊”依次排列。“拱廊”是一個(gè)設(shè)有商店和咖啡館的公共場(chǎng)所，高三層，外側(cè)為傾斜的玻璃墻面，在走廊中人們可以俯瞰整個(gè)湖泊?！肮袄取钡恼姘惭b可隨季節(jié)變化而自由調(diào)節(jié)的隔熱玻璃。在冬季，可將低處的擋板關(guān)閉，這樣，拱廊便成為一個(gè)溫室，有利于節(jié)約采暖能耗；在夏季，可將擋板滑向上方，就像是大型的上下推拉窗。這樣，經(jīng)過(guò)水面冷卻的冷空氣便可從玻璃墻面下部吹人“拱廊”內(nèi)部，而室內(nèi)的熱空氣則由玻璃墻面與屋頂?shù)慕雍咸幙p隙中排出。除此以外，地板下還設(shè)有調(diào)節(jié)室溫的水冷系統(tǒng)，調(diào)節(jié)過(guò)程中被熱空氣加熱的水在晚間則可向室內(nèi)補(bǔ)充熱能。

2.3 風(fēng)壓與熱壓相結(jié)合實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)

在建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中，風(fēng)壓通風(fēng)與熱壓通風(fēng)往往是互為補(bǔ)充、密不可分的。一般來(lái)說(shuō)，在建筑進(jìn)深較小的部位多利用風(fēng)壓來(lái)直接通風(fēng)，而進(jìn)深較大的部位則多利用熱壓來(lái)達(dá)到通風(fēng)效果。

2.4 機(jī)械輔助式自然通風(fēng)

在一些大型建筑中，由于通風(fēng)路徑較長(zhǎng)，流動(dòng)阻力較大， 單純依靠自然風(fēng)壓與熱壓往往不足于實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。而對(duì)于空氣污染和噪聲污染比較嚴(yán)重的城市，直接的自然通風(fēng)還會(huì)將室外污濁的空氣和噪聲帶人室內(nèi)，不利于人體健康。在這種情況下，常常采用一種機(jī)械輔助式的自然通風(fēng)系統(tǒng)。

2.5 雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)

雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)是當(dāng)今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，被譽(yù)為“可呼吸的皮膚”。雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)一般由雙層玻璃或三層玻璃組成，在兩層玻璃之間留有一定寬度的空隙形成空氣夾層，并配有可調(diào)節(jié)的深色百頁(yè)。在冬季，空氣夾層和百頁(yè)可以形成一個(gè)利用太陽(yáng)能加熱空氣的裝置，提高建筑外墻表面溫度，有利于建筑的保溫采暖；在夏季，則可以利用熱壓原理將熱空氣不斷從夾層上部排出，達(dá)到降溫的目的。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，直接對(duì)外開(kāi)窗容易造成紊流，不易控制，而雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)則能夠很好的解決這一問(wèn)題.

3 小結(jié)

與同緯度許多發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)冬天氣候更冷，夏天氣候更熱，南方空氣濕度還很高。在這種濕熱環(huán)境下，我國(guó)房屋的保溫隔熱性能卻要比發(fā)達(dá)國(guó)家差得多，相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家在同等條件下采暖耗能的2至3倍。自然開(kāi)窗通風(fēng)更是大量的浪費(fèi)建筑熱能。沒(méi)有高效建筑節(jié)能的解決方案，不可再生的化石能源是不可能支撐我國(guó)這樣的大國(guó)全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的！采暖耗能的節(jié)能是個(gè)根本性問(wèn)題。雖然我國(guó)目前對(duì)此研究不多，但隨著可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念的不斷發(fā)展，建筑自然通風(fēng)必將受到越來(lái)越多的關(guān)注。